Съвременни Компютърни Архитектури

Проект Презентация на: Тони Пламенов Каравасилев Специалност: Информатика , : II курс ,редовно.

Ф.н.: 1101261019

17.10.2012

Начина по който централният процесор Начина по който централният процесор обработва информациятаобработва информацията

Термините 32-битов и 64-битов се отнасят до начина, по който процесорът на компютъра (наричан още Централен процесор), обработва информацията.

Процесор с 32 битови адреси в паметта,може да адресира до 4 GiB от битова адресирана памет.

Докато процесор с 64 битови адреси в паметта,може да адресира до 32 Gib от битова адресирана памет.

8-bit ->числа от 0 до 255 или 28

16-bit -> числа от 65534 или 216

32-bit -> числа от 0 до 4,294,967,295 или 232 .

64-bit -> числа от 0 до 18,446,744,073,709,551,616 или 264 .

(64-bit 18 квинталиона числа)

Изчислено по формулата: X-bit -> 2x цели числа.

Кеш Какво представлява кешът на един централен процесор?

CPU кешът,е вид кеширане на Централният Процесор на компютъра, за да се намали средното време за достъп до паметта. Кеш-паметта е по-малка, по-бърза памет, която съхранява копия на данните от основната памет за най-често използваните места.

• L1 cache – Всяко ядро има собствен L1 cache. Той е най-малък,но и най-бърз , например 64 KB.

• L2 cache – L2 е по- голям ,но и малко по-бавен от L1 кешът.

• L3 cache – L3 е най-бавен,но най-голям като памет.

L1,L2 работят на същата чистота/мощност като тази на ядрата. L3 работи на по-бавна чистота/мощност.

Кеш Нивата

Процес на търсене на Централният процесор в кеша

1. Всяко ядро има собствен L1 и L2 cache. Процесорът първо проверява в L1 , а след това ако не намери нужното проверява в L2 кешът.

2. Ядрата на процесора имат общ кеш, той е най-голям,но и най-бавен, това е L3 кешът.Обикновено е разположен между централният процесор и връзката с RAM ,за разлика от L1 и L2. Когато процесорът не е намерил нужното в L1 и L2,тогава търси в L3.

Шини между устройстваШини между устройства

Шините са много важна част от свръзката между централният процесор и другите устройства.

Понякога тази връзка пречи на дадените устройства да комуникират и се получава изчакване от по-бързото устройство на по-бавното за да успее да прехвърли дадените

данни по слабата шина или друг вид свързващо устройство Колкото по-голяма шина толкова по-добре ще се синхронизират и използват на пълен

капацитет устройствата в компютъра. Такива шини има между графичните карти ,централните процесори ,паметта и в/и

устройства ,както и други устройства.

Забележка: Важно е и чистотата на която комуникира RAM и CPU!

Паралеризация В днешно време в Микропроцесорните Архитектури се проявява тенденцията за използване на няколко ядра едновременно.

Това прави по-ефективна изчислителната мощ на един централен процесор.

Разбира се , е важно дали софтуера е подготвен да използва всичките ядра.Понякога се получава така,че само едно ядро върши работата ,а останалите чакат без да се използват техните ресурси.

NvidiaNvidia CUDACUDA CUDA ,на Nvidia , е паралелно изчисляваща архитектура която позволява повишаване на графично изчислителната сила. Игри,програми за конвертиране на видео клипове ,както и уеб браузъри успяват да се възползват от тази функция. Всички ядра разделят по равно и обработват дадените инструкции едновременно.

AMD App Acceleration AMD App Acceleration AMD App Acceleration позволява паралелно изчисляване на обработката на графични данни. Някои програми ,особено за тези за конвертиране на видео клипове ,както и уеб браузъри и игри, поддържат тази функция. Всички ядра разделят по равно и обработват дадените инструкции едновременно и използват целият хардуерен ресурс ,а не само този на централният процесор.

Turbo Boost , Overclocking

• Какво е Overclocking?

Това е възможността да се променя чистотата на работа / скоростта на един процесор ,чрез BIOS менюто и SetUp-а ( ако е отключена опцията).

• Какво е Turbo Boost Technology?

Intel® Turbo Boost Technology — On-Demand Processor Performance

Програма на Intel ,за безопасно Overclock-ване. Дава контрол над потребителя дали иска ядрата му да се използват на 100% или на 120%.

Минуси на Overclock-ването - Ако не внимаваме при ръчно променяне на

процесора (макар да има ограничения в стойностите) ,може да разредим нашият процесор.

- При Повишаването на скоростта на процесора ,температурата която ядрото вдига се повишава с около 30-60%. Това може да доведе до сериозни проблеми.

Охлаждане

на ръчно Overclock-

нат компютър с ледена течност.

Водно Охлаждане

Оперативна памет RAM

Използвани за RAM:

• DDR2(double data rate) SDRAM ->3200-8533 MB/s.

(честота на паметта: 200-800 MHz)

• DDR3(double data rate) SDRAM ->6400-17066 MB/s

(честота на паметта:400-1600 MHz)

Използвани за графична памет:

• GDDR5 (Graphics Double Data Rate, version 5) SDRAM

->28 GB/s (при две памети едновременно до 224 GB/s )

(честота на паметта: 7 GHz)

GDDR5 и GDDR4 са базиран на DDR3.

DDR3 GDDR5

Оперативна памет в миналото и сега

Intel 1103 Chip: First DRAM!

Mfg. Date:1970 1 K bit PMOS dynamic

RAM ICs

Corsair’s Dominator GT quad kit : Memory:16GB (4x4GB) (DDR3-1866MHz) DRAM Intel Turbo Boost Technology support

Съвременни

микропроцесорни

архитектури

CPU Central Processing Unit Централният процесор (от английски:

Central processing unit, „централна оперираща единица“), наричан още ЦПУ

(CPU), е основната част на електронноизчислителна машина, която декодира и изпълнява инструкциите от програмното осигуряване. Често тя е

наричана само процесор, макар че в много съвременни системи има и други

процесори, изпълняващи специализирани функции.

GPU Graphics Processing Unit

Графичният процесор (на англ. ез. Graphics Processing Unit (GPU)) е специализиран процесор за

обработка на графични изображения. Тъй като днешните компютри работят с голямо количество

графични данни, обособяването на специализирано устройство за нейната по-

ефективна обработка, значително повишава производителността им.

GPU се Понякога срещани и под името VPU (visual processing unit),или с първоначалното си име

графични ускорители.

GPU Graphics Processing Unit

Графичният процесор може да бъде интегриран в дънната платка на компютъра

или да бъде предоставен като дискретна графична единица — графична карта, съдържаща освен самия процесор и

поддържащи схеми. използва във вградените (специализирани) системи,

мобилните телефони, персоналните компютри, работните станции, и игралните

конзоли.

APU Accelerated Processing Unit Съчетавайки CPU и GPU, новият продукт

осигурява по-висока производителност при по-ниска консумация на енергия

Централният процесор (CPU) е основен компонент на всеки персонален компютър, откакто доминира архитектурата x86 (~1983). Но CPU-то има своите слабости, най-очевидната от които е линейната обработка на данните. За сравнение, графичният процесор (GPU) се състои от много на брой малки

ядра, които обработват данни едновременно. Тази архитектура позволява на GPU-тата лесно да

изпълняват задачи като декодиране на видео и 3D графика.

APU Accelerated Processing Unit

Името APU идва от Accelerated Processing Unit (ускорен процесор) и в момента се използва само от AMD. Наскоро Intel също пусна процесори с характеристики на APU, но се

въздържа да нарича своите продукти с това име. Най-просто казано, APU е процесор, който комбинира CPU и GPU в една архитектура. Първите APU продукти, пуснати от

AMD и Intel, добавят графични ядра в процесорната архитектура, които споделят кеш паметта със CPU-то. Макар и двете компании да използват собствени GPU архитектури в новите си процесори, базовата концепция и причините за

вграждане на GPU в архитектурата са едни и същи.

Пример за друг APU на друг производител са Nvidia Tesla и Quadro.

Микропроцесорите преди и сега

Intel D8086: Processor

Speed: 5.00 MHz

Mfg. date: 1984

Intel core i7-975: Frequency(GHz):3.33

Turbo(GHz):3.6 L3 cache: 8 MB

Memory: 3(DDR3-1066)

Cores: 4 (8 HT)

Am486 DX-25: Processor Speed:

25 MHz Mfg. date:1993

A10-5800K HD(APU): Frequency(GHz):

4,2 GHz Cores: 4

Memory: 3(DDR3- 1866)

L2 Cache: 4 MB

Графични Карти

Графични карти в миналото ATI

ATi Graphics Solution plus (1987): 64kb of DRAM Port: 8-bit PC/XT bus

ATi VGA Wonder+ (1990): VRAM based cards Dual page mode memory access Dynamic CPU/CRT interleaving 256KB or 512KB DRAM

Nvidia GeForce 256 (1999): Graphics Core:256-bit Memory Interface:128-bit Memory: Up to 128MB

Графични карти в миналото Nvidia

Графични карти днес

Inno 3D GT 630: CUDA Cores: 96

Graphics Clock-Base Clock / Boost Clock (MHz): 810 Processor Clock (MHz):

1620 4GB (SDDR3 -1066Mhz)

Memory Interface Width : 128-bit

Memory Bandwidth: 17GB/s

AMD Radeon HD 7970 Graphics Card :

Graphics Cores: 2048 Graphics Clock-Base Clock

/ Boost Clock (MHz): 1006 MHz

Processor Clock (MHz): 1050 MHz

3GB (GDDR5 -1500 MHz) Memory Interface

Width:384-bit Memory Bandwidth:

264GB/s

Nvidia Tesla C2075: CUDA cores: 448

Frequency of One CUDA core:1,15 GHz Processor Clock: 1,5 GHz

Memory size: 6GB (GDDR5) Memory Interface Width: 384-bit

Memory Bandwidth: 148GB/s

ROMROM през годинитепрез годините

От 40 MB До 1 TB

HDDHDD vs. vs. SSDSSD

• Hard Disk Drive (HDD)

• Solid-State Drive (SSD)

Скорост за четене/писане на HDD -> между 50-120 mb/s.

Скорост за четене/писане на SSD -> между 200-700 mb/s.

HHD :

По-голям,по-бавен,По-шумен,Изразходва повече енергия,Излъчва двойно повече топлина, Магнитни полета могат да изтрият

данните,Не е ударо-устойчив. Теоретично безкрай цикъл писания/четения, секторите се повреждат.Повече части.

Сравнително евтин като цена.

SSD :

Малък,Изключително бърз, Енергоспестяващ, Не издава голямо количество топлина ,както и шум , Магнитните полета не изтриват

данни ,ударо-устойчив. Ограничение брой писания/четения ,но средно издържа над 20 години.Без отделни части.

Сравнително скъп като цена.

HDD SSD

Забележка: Различните хард дискове могат да работят в различен режим на скорост ,който може да не се поддържа от дънната платка.

Serial ATA (SATA or Serial AT Attachment): Sata I 1 Gb/s | Sata II 3 Gb/s | Sata III 6 Gb/s

Съществуват и Хибриди в който е заложено половината устройство да прехвърля данни през SSD частта(по-малката) ,а складирането да бъде в

HHD частта(по-голямата).

Хибриди

Практични решения за Data центрове

Chicago Datacenter

3584 CUDA CORES

?

End; GoTo Beggining;

Литература: http://www.fmi-plovdiv.org/vsh/KA/KA_Site.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Computer_architecture

http://www.intel.com/content/www/us/en/architecture-and-technology/turbo-boost/turbo-boost-technology.html

http://www.intel.com/content/www/us/en/processors/core/core-i7ee-processor.html

http://www.amd.com/uk/Pages/AMDHomePage.aspx

http://www.amd.com/uk/products/desktop/apu/Pages/apu.aspx

http://www.amd.com/uk/products/desktop/graphics/Pages/desktop-graphics.aspx

http://www.nvidia.com/object/personal-supercomputing.html

http://computerworld.bg/27545_persi_stana_oficialen_dostavchik_na_nvidia_teslabazirani_resheniya

http://www.armari.com/tesla.asp

http://bg.wikipedia.org/wiki/X86

http://en.wikipedia.org/wiki/64-bit_computing

http://www.google.bg/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&ved=0CCIQFjAA&url=http%3A%2F%2Fen.wikipedia.org%2Fwiki%2FAthlon_64_X2&ei=_xh_UMOBGOek4ASrsIHgAw&usg=AFQjCNFYgaekJHKMX5yMKpM2_I4kXI570w

http://en.wikipedia.org/wiki/32-bit

http://en.wikipedia.org/wiki/CPU_cache

http://www.amd.com/us/products/technologies/amd-app/Pages/eyespeed.aspx

http://www.nvidia.co.uk/object/cuda_home_new_uk.html

http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:HpysghuM01kJ:en.wikipedia.org/wiki/CUDA+&cd=1&hl=bg&ct=clnk&gl=bg&client=firefox-a

http://technews.bg/article-22471.html

http://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B0%D0%BC%D0%B5%D1%82_%D1%81_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B8%D0%B7%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BD_%D0%B4%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8A%D0%BF

http://en.wikipedia.org/wiki/DDR3_SDRAM

http://www.retropcmania.com/2010/04/ddr3-vs-ddr2.html http://en.wikipedia.org/wiki/GDDR5 http://bg.wikipedia.org/wiki/Solid_state_drive http://www.storagereview.com/ssd_vs_hdd http://en.wikipedia.org/wiki/Radeon http://www.pcworld.com/article/227964/pc_liquid_cooling

_system_do_it_yourself.html http://www.pcworld.com/article/258168/amd_radeon_hd_

7970_ghz_edition_review.html http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:B

Brz-m1246EJ:bg.wikipedia.org/wiki/ROM+&cd=1&hl=bg&ct=clnk&gl=bg

http://en.wikipedia.org/wiki/Overclocking http://en.wikipedia.org/wiki/Intel_8086 http://en.wikipedia.org/wiki/Am486 http://en.wikipedia.org/wiki/GeForce_256 http://en.wikipedia.org/wiki/ATI_Wonder_series http://www.ntsource.com/web-hosting/chicago-

datacenter.html http://www.corsair.com/memory-by-product-

family/dominator.html http://inventors.about.com/library/weekly/aa100898.htm http://en.wikipedia.org/wiki/Central_processing_unit http://en.wikipedia.org/wiki/Graphics_processing_unit http://www.tomshardware.co.uk/build-own-pc,review-

31759.html http://en.wikipedia.org/wiki/Serial_ATA http://www.legitreviews.com/article/1243/4/ www.google.bg https://www.google.bg/imghp?hl=bg&tab=ii http://www.wikipedia.org/ www.youtube.com www.yahoo.com